用數值模擬的方法研究電站材料的焊接工藝.pdf

1、為了滿足國民經濟的迅猛發(fā)展及對電力能源日益增長的需求，超(超)臨界機組已經成為我國提高電站運行效率、降低成本、加大環(huán)境保護力度的首選途徑。以T/P91鋼為代表的新型細晶強韌型鐵素體耐熱鋼及以TP347H為代表奧氏體不銹鋼等超超臨界機組鍋爐用鋼，已經不斷被開發(fā)和應用。這些新型鋼的共同特點是熱強性、耐蝕性得到顯著的提高，且工藝性能優(yōu)良，但也存在一些焊接問題。 本文通過Marc的用戶子程序接口，建立了有限元的T/P91耐熱鋼TIG焊數

2、值模擬模型，經檢驗能夠與實際焊接符合得很好。數值模擬T/P91焊接接頭800/1000℃區(qū)寬度(實際焊接過程無法得到的量)和應力狀況，研究T/P91焊接接頭Ⅳ型裂紋傾向與規(guī)范的關系，得出結論：減小線能量能減小焊接接頭800/1000℃區(qū)寬度和拉應力，且電流、電壓、速度三值有一個好的配合點；增大電流同時提高速度來減小線能量，能非常明顯減小800/1000℃寬度，從而減小焊接接頭Ⅳ型裂紋傾向。 本文還用因次分析法和方程分析法的相似準

3、則建立中厚板的焊接數值模擬熱源模型，模擬5mm中厚板新型耐熱鋼溫度場，經檢驗與實際焊接過程也有較好的吻合；在T/P23與T/P91異種鋼焊接接頭殘余應力場的模擬中，高匹配的橫(Y)向拉應力低、變形分布也均勻，低匹配的橫(Y)向拉應力高，變形在焊接接頭有峰值，但從工藝操作的難易程度，T23的可焊性好，低匹配容易保證焊接質量；在TP347H與T/P91異種鋼焊接接頭殘余應力場的模擬中，低匹配的殘余拉應力低，變形分布也均勻，高匹配殘余拉應力和

4、應變分布最高，鎳基匹配的應力和應變都介于高低匹配之間，但從冶金的角度鎳基匹配最合理。 本文還對大厚度鋁電極和銅鐵異種電極的焊接過程做模擬，對工藝進行優(yōu)化，再通過實際工藝試驗驗證和矯正。實際焊接試驗得出：用非熔化極手工交流氬弧焊可以得到外觀成型美觀、質量滿意的20mm厚的鋁母線焊縫；焊接時，電流和電壓需要加大；為了控制氣孔，焊接速度不能過大；驗證了焊接模擬預測的鋁電極焊接工藝的準確性。銅鐵異種電極焊接試驗中，對焊接模擬產生的預熱溫